火电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘的技术研究

◎李新祥

火电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘的技术研究

◎李新祥

随着社会的发展，我国的经济得到了快速发展，煤炭能源在我国的经济发展和社会发展过程中占有重要的地位，而且，随着经济的快速发展，我国的煤炭能源的使用也在不断增多。但是与此同时，煤炭燃烧的过程中会产生大量的污染物，随着我国空气污染情况被更多的重视，减少煤炭燃烧过程中产生的污染物是非常必要的。因此，火电厂锅炉排放处理装置的深化改进，煤炭燃烧率的提高刻不容缓。本文主要从目前脱硝技术在火电厂锅炉中的发展、脱硫技术在火电厂锅炉中的发展、烟气除尘技术在火电厂锅炉中的发展和关于火电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘一体化的建议等四个方面对火电厂锅炉相关问题进行阐述。

改革开放以来，我国的经济得到了快速的发展，煤炭能源在我国的经济发展和社会发展过程中占有重要的地位，而且，随着经济的快速发展，我国的煤炭能源使用也在不断增多。每年有12万余吨的煤炭直接用于燃烧，这其中火电厂企业便是主要的煤炭消耗企业之一，煤炭的使用量一直处于增长的趋势，而煤炭在燃烧的过程中会排放出大量的污染物，这些污染物包括氮氧化物、二氧化硫及烟粉尘等都是污染非常严重的物质，这些污染物会对当地的环境造成很大的影响，甚至有一些地区会产生酸雨，对当地人们的生产和生活造成了非常大的不利影响。

氮氧化物作为主要的大气污染物之一，它自身是一种一次污染物，同时它会参加大气光化学反应进行二次污染，其中一次污染过程会对人体健康造成较大的危害，而在二次污染过程中氮氧化物会参加大气光化学反应产生酸雨、灰霾和臭氧等二次污染物。而火电厂锅炉作为氮氧化物等污染物的主要排放源之一，对火电厂锅炉采取脱硫脱硝及烟气除尘技术对煤炭资源进行处理是非常必要的，这样做既可以保证火电厂企业的发展，同时也能保证生态环境的可持续发展，保证人们的正常生活及身体健康。

脱硝技术在火电厂锅炉中的发展

从目前火电厂锅炉的生产及治理情况来看，脱硝技术在火电厂锅炉的生产过程中得到了较为广泛的应用。这种技术的脱硝方式分为两种来进行。这两种方式分别为低氮燃烧技术和SCR烟气脱硝技术。这两种方式可以保证它们能够进行充分燃烧，这是它们在火电厂锅炉被采用的主要原因之一，其次它们还可以促使更多的火电厂脱硝功能，并且火电厂锅炉内部的压力也得以提高。现在SNCR烟气脱硝技术也可以被采用到进行脱硝，针对的是锅炉内部的烟气。将尿素即还原剂放置在烟气中经过化学反应生成水和氮气，而在这个化学反应过程中，温度会非常高，在300℃-400℃之间，这就是这种技术的施工工艺。在这种施工工艺中会提高烟气脱硝的效率，大概会有60～90%的上升比例，并且炉膛是这种SNCR烟气脱硝技术的反应器，脱硝还原剂会在炉膛达到850～1100℃的温度时分解出氮气，并在炉膛内部反应生成一氧化氮，与此同时，SNCR会与其发生化学反应生成氮气。其次，这种技术的脱硝效率在20～50%之间，效率并不是很高，而这种情况下会产生一氧化二氮，这种污染物排放到大气中会严重影响臭氧的生成。虽然SNCR/SCR联合烟气脱硝技术的脱硝效率在60～80%，但是它的系统比较复杂，在实际的生产过程中还是不经常被采用的。

脱硫技术在火电厂锅炉的发展

石灰石或者石膏湿法脱硫技术是常用的脱硫技术。但是对于重点技术在吸收塔的火电厂来说，吸收塔有很多种型号、吸收塔样式有很大的不同，以上几点都会使这种脱硫技术的有很大不同的效果。一般情况下，吸收塔有填料塔、液柱塔、喷淋吸收塔和鼓泡塔四种类型。第一种是填料塔，填料塔内部有固定的填料，在这种填料层表面，可以使浆液流下，炉内的烟气会与其发生融合反应，这样就可以将脱硫过程完成，但是这种方式有一定的缺点，就是堵塞的情况会比较容易发生，而且操作也比较少。第二种是液柱塔，液柱塔是通过烟气，使它们与气、液进行融合，使传质的完成更加充分，可以将脱硫过程完成，但是同样这种方式也有一定的缺点，在生产过程中会造成较多的脱硫损失。第三种是喷淋吸收塔，这种喷淋吸收塔是目前脱硫技术中应用比较广泛的一种，因为炉内的烟气是通过自上而下的方式进行运动，喷淋吸收塔可以更加充分的吸收烟气，因为它是进行向下喷射的喇叭状装置，这种装置会进行垂直向下喷射或者以一定角度向下喷射。虽然它相较于前两种在结构和造价上都有优势，但是烟气分布不均匀是它的一个缺点。第四种是鼓泡塔，这种鼓泡塔的烟气会被石灰石压在下面，这样烟气就可与浆液进行融合，融合过程之后会产生鼓泡，这样的脱硫效果比较好，也有比较高的效率，但同样也有缺点，就是它的结构会比较复杂，而且会产生比较大的阻力。

烟气除尘技术在火电厂锅炉的发展

火电厂烟气除尘技术，效率比较高的还是电除尘技术，旋转电极的方式在电除尘技术中是比较经常被采用的方式，在这种方式中的旋转电极电场中，回转的阳极板和旋转的清灰刷是在这种电场中阳极部分采用的方式。反电晕厚度是烟尘厚度的一个极限值，当达到这个极限值时，这种技术就可以将彻底清除上面积累的灰尘，并且二次烟尘的情况不会发生，因此，这种除尘技术效果比较好，而且也会降低烟尘的排放浓度。此外，有一些火电厂的粉尘排放标准会相对定的比较高，这种情况下，增加湿式静电除尘器是很有必要的，由于电负离子可以被烟气中的粉尘颗粒吸附，所以吸附积尘比较适合的方式就是湿式静电除尘器，这种湿式静电除尘器的效率可以达到70%，相对于干式电除尘器效率更高。

关于火电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘控制技术一体化的建议

关于火电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘一体化的必要性。火电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘一体化的开发有一定的必要性，主要原因如下：

二氧化硫和氮氧化物都属于酸性氧化物的种类，脱硫脱硝同时进行在理论上是可行的。目前安装烟气脱硫设施在我国的火电厂是基本具备的设施，如果可以开发出火电厂脱硫脱硝协同控制技术，将其与现有的脱硫技术相结合，脱硝技术的改造成本会有很大程度的降低。

目前我国使用的脱硫技术和脱硝技术都有其不足之处，比如上文所说的SNCR会与其发生化学反应生成氮气，效率并不是很高，而这种情况下会产生一氧化二氮，这种污染物排放到大气中会严重影响臭氧的生成。SNCR/SCR联合烟气脱硝技术的系统比较复杂，在实际的生产过程中还是不经常被采用的。

目前火电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘系统技术都具有比较紧凑的结构，也具有比较低的投资和运行费用，也很方便运行管理，这种技术是非常符合我国目前火电厂锅炉情况的，大规模推广是可以进行的。

火电厂脱硫脱硝及烟气除尘协同控制技术研究。在火电厂锅炉中，煤炭燃烧技术可以在脱硫技术的时候与烟气脱硝技术相结合，这样在成本和能源上都可以有一定的节约作用。在脱硫技术过程中，可以采用省煤器进行分段，并且，锅炉有高负荷和低负荷等不同状态，在低负荷状态的时候，有一些区域的温度是催化剂的活化反应温度可以被满足的，可以把脱硝设置在这种区域增设，这样也可以达到节能的需求。在脱硝技术过程中，可以采用两种吸收塔相结合的技术进行控制，比较推荐的一种结合方式就是液柱塔+喷淋吸收塔双塔结合的方式，液柱塔由于可以出去除烟气中70%左右的二氧化硫，因此可以作为前塔，在前塔吸收完之后进入到逆流喷淋吸收塔，这样可以将剩余的二氧化硫进一步脱除，这样经过双塔处理之后的气体就可以达到排放标准，脱硫效率最高可以达到98.5%；同时在除尘技术上，可以采用干式旋转电机除尘器和湿式除尘器结合使用的方式进行除尘，干式旋转电机除尘器放在脱硫前使用，湿式除尘器放在脱硫后使用，与此同时热量回收装置也可以安装在烟气系统中，这样除尘效率也可以得到提高。

总而言之考虑到火电厂的成本、技术和设施等方面，为了使火电厂可以更好更快地发展，并且可以满足严苛的环保要求，火电厂锅炉脱硫脱硝技术以及烟气除尘技术应该实现一体化。

目前，我国经济快速发展，人们生活水平不断提高，人们对于生活水平质量和身体健康的需求也在不断增加，同时大气污染问题关系到每个人的身体健康和生态环境，因此火电厂锅炉煤炭燃烧的污染问题引起了更多人们和相关部门的重视，而且针对火电厂污染问题，国家制定了一系列的法律法规来进行控制约束，需要提高火电厂整体生产过程中的环保意识。为了从根本上降低火电厂锅炉燃烧造成的污染，必须进行技术改造升级，提高脱硫脱硝及烟气除尘的效率，使这三种技术能够有效的结合在一起，使火电厂可以更快更好的健康发展。

（作者单位：大唐华银金竹山火力发电分公司）